盾构掘进过程中隧道上覆地层松动土压力研究

针对盾构法隧道施工过程中如何合理地确定上覆地层松动土压力问题,提出基于极限分析理论的松动土压力计算方法。研究地层发生主动失稳时的破坏模式,假设地层为服从莫尔-库仑屈服准则的理想弹塑性体,构建由多刚性滑块构成的失稳破坏模型,考虑了黏聚力、地表超载和岩土重力对地层稳定性的影响,建立松动土压力极限分析模型。算例分析表明:在大埋深情况下,极限分析模型的计算结果与离心模型试验和数值模拟的结果相接近,计算精度优于传统的太沙基理论,合理地反映了土层拱效应作用。计算结果也表明:受土层拱效应影响,松动土压力同隧道埋深成正比,并趋于稳定值,计算精度也随着埋深的增大而提高;松动土压力与砂土内摩擦角成反比,且内摩擦角越大计算精度越高。

城市人行地道竖向土压力荷载的计算方法探讨

针对城市人行地道设计中土压力计算方法过于保守的问题,提出了基于压力差的太沙基土压力公式修正方法,并与全土柱法、太沙基公式、比尔鲍曼公式计算结果进行了对比。结果表明,修正后的太沙基土压力公式计算较为安全、合理。另外,对4种土压力公式计算结果与地道土压力实测值进行了比较,发现在软黏土地层,不论地道埋深大小,竖向土压力可按全土柱法计算;在砂性土和硬质黏土层,当覆土厚度小于地道跨度时,可采用全土柱法,反之则采用修正后的太沙基公式计算土压力较为合理。

砂卵石地层盾构开挖面极限支护压力计算模型研究

以成都地铁1、2号线为背景,在分析砂卵石地层盾构施工开挖面破坏模式基础上,提出使用梯形楔形体模型计算开挖面极限支护压力;对开挖面极限支护压力计算公式进行重新推导,推导过程中考虑滑动块侧面三角形和滑动块顶部与外部土体相互作用力。通过颗粒离散元数值计算,在三维空间修正太沙基松动土压力计算公式;结合开挖面稳定性数值计算成果,分析计算模型中主要参数的选取;提出适用于砂卵石地层的修正梯形楔形体模型极限支护压力公式;对计算公式进行对比分析和验证分析。